Nuklid

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Ein Nuklid (von lateinisch nucleus ‚Kern‘), auch Nukleid oder Atomsorte, ist eine Art von Atomen mit gleichen Atomkernen. Die Atomkerne eines Nuklids stimmen überein in den Anzahlen ihrer Protonen und Neutronen.[1] Damit gehören die Atome eines Nuklids zum selben Isotop desselben chemischen Elements. Im Begriff Nuklid wird bisweilen auch ein bestimmter Energiezustand des Atomkerns mit eingeschlossen, sofern er hinreichend langlebig ist, d. h., Kernisomere werden als eigene Nuklide gezählt.[2] Davon abgesehen unterscheiden sich die Begriffe „Isotop“ und „Nuklid“ nur darin, dass „Isotop“ die Zugehörigkeit zu einem bestimmten Element aus dem chemischen Periodensystem betont und „Nuklid“ die physikalische Beschaffenheit des Atomkerns.

Schreibweisen[Bearbeiten]

Ein Nuklid X wird formelmäßig wie folgt bezeichnet:[3]

{}^A_Z \mathrm{X}^{z}

Dabei ist \mathrm{X} das Elementsymbol, A die Massenzahl (Nukleonenzahl, d. h. die Gesamtzahl der Protonen und Neutronen) und Z die Ordnungszahl (Kernladungszahl, d. h. die Zahl der Protonen). Das etwaige Hochzeichen z rechts oben am Elementsymbol bezeichnet entweder einen Ionisationszustand (Ionenladung, z. B. „+“, „2+“) oder einen energetischen Anregungszustand (z. B. in Form eines Sternchenzeichens \ast) des Atoms. Rechts unten kann noch ein stöchiometrischer Index, also die Zahl solcher Atome im Molekül einer Verbindung, angeschrieben werden. Kernisomere werden durch den Kleinbuchstaben „m“ (für „metastabil“) ohne Zwischenraum hinter der Massenzahl gekennzeichnet[3][4] (zur Unterscheidung mehrerer Isomere eines Kerns kann dem „m“ eine Zahl nachgestellt sein, z. B. 152m1Eu).

Beispiele:

{}^{60}_{27}\mathrm{Co},
\mathrm{{}^{110m}_{\ \ \ 47}Ag} (teilweise auch \mathrm{{}^{110}_{\ 47}Ag^m}),[5]

in vereinfachten Schreibweisen

60Co oder Co-60,
110mAg (teilweise auch 110Agm) oder Ag-110m.

In den vereinfachten Schreibweisen wird die Kernladungszahl fortgelassen; sie ist ja bereits durch das Elementsymbol festgelegt.

In älterer Literatur (vor etwa 1960) findet man auch rechts oben angeschriebene Massenzahlen, also z. B. 27Co60 oder Co60.

Klassen von Nukliden[Bearbeiten]

Die verschiedenen Nuklide ein und desselben chemischen Elements, also mit gleicher Anzahl an Protonen, werden als Isotope dieses Elements bezeichnet. Bis zur internationalen Einführung des Begriffs Nuklid (ca. 1950) wurde „Isotop“ verwirrend auch in der allgemeinen Bedeutung Atomsorte gebraucht; zuweilen geschieht dies noch heute (2015).

Nuklide mit gleicher Massenzahl heißen Isobare (von griechisch für gleich schwer), Nuklide mit gleicher Neutronenzahl Isotone. Isomere sind Nuklide, deren Atomkerne sich bei gleicher Ladung und gleicher Massenzahl in verschiedenen inneren Zuständen befinden. Instabile Nuklide sind radioaktiv und werden Radionuklide genannt.

Bezeichnung Charakteristikum Beispiele Bemerkungen
Isotope gleiche Protonenzahl {}^{12}_{\ 6}\mathrm{C}, {}^{13}_{\ 6}\mathrm{C}
Isotone gleiche Neutronenzahl {}^{13}_{\ 6}\mathrm{C}, {}^{14}_{\ 7}\mathrm{N}
Isobare gleiche Massenzahl {}^{17}_{\ 7}\mathrm{N}, {}^{17}_{\ 8}\mathrm{O}, {}^{17}_{\ 9}\mathrm{F} siehe Betazerfall
Spiegelkerne Neutronenzahl und Protonenzahl vertauscht {}^{3}_{1}\mathrm{H}, {}^{3}_{2}\mathrm{He} Spezialfall der Isobare
Isodiaphere gleicher Neutronenüberschuss {}^{12}_{\ 6}\mathrm{C}, {}^{14}_{\ 7}\mathrm{N}
Isomere unterschiedliche innere Zustände {}^{99}_{43}\mathrm{Tc}, {}^{99\mathrm{m}}_{\ \ 43}\mathrm{Tc} nur langlebige Zustände

In der Natur existieren 256 Nuklide, die nach derzeitigem Kenntnisstand für stabil gehalten werden, und etwa 80 Radionuklide. Über 3000 weitere Radionuklide wurden künstlich erzeugt.[6]

Nuklidkarten geben eine Übersicht über Massenzahlen, Protonen- und Neutronenzahlen und meist auch Zerfallsarten und Halbwertszeiten der bekannten Nuklide.

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Truman Paul Kohman: Proposed New Word: Nuclide. In: American Journal of Physics. Bd. 15, Nr. 4, 1947, S. 356–357, doi:10.1119/1.1990965.
  2. A. D. McNaught, A. Wilkinson (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). 2. Auflage. Blackwell Scientific Publications, Oxford 1997, ISBN 0865426848, doi:10.1351/goldbook.N04257.
  3. a b Norm DIN 1338: Formelschreibweise und Formelsatz. März 2011. S. 8, Abschnitt 3.5 „Atomphysikalische und chemische Angaben an den Symbolen der Elemente“.
  4. Norm DIN 6814-4: Begriffe in der radiologischen Technik – Teil 4: Radioaktivität. Oktober 2006. S. 13, Anhang A „Erläuterungen zur Schreibweise von Nukliden“.
  5. Symbols, Units, Nomenclature and Fundamental Constants in Physics. IUPAP, 1987, S. 9, abgerufen am 10. März 2015 (englisch).
  6. J. Magill, G. Pfennig, R. Dreher, Z. Sóti: Karlsruher Nuklidkarte. 8. Auflage. Nucleonica GmbH, Eggenstein-Leopoldshafen 2012, ISBN 92-79-02431-0 (Wandkarte) bzw. ISBN 978-3-00-038392-2 (Faltkarte), ISBN 92-79-02175-3 (Begleitbroschüre).